Question

1．某同学在学习了氨的性质以后，运用类比的思想思考：（1）其他气体在一定情况下能否像氨气一样也形成喷泉？（2）氨气具有还原性，能否像H₂那样还原CuO呢？于是他设计实验制取氨气并探究上述问题．请你参与他的活动并完成下列研究：
（Ⅰ）制取氨气及喷泉现象的探究
（1）写出实验制取氨气的化学方程式2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）收集氨气的方法是向下排空气法．
（3）喷泉是一种常见的自然现象．

（1）图1为化学教材中的喷泉实验装置．该生积极思考，只要满足烧瓶内压强与玻璃管水柱压强的和小于烧瓶外的压强就可以产生喷泉．于是他设计了图2和图3所示的装置．
①在图2的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是D．
A．Cu和稀盐酸   B．NaHCO₃与NaOH溶液   C．MnO₂与稀盐酸  D．Na₂CO₃与稀盐酸
②在图3锥形瓶中加入易挥发物质（如酒精），水槽中加入冷水后，再加入下列的物质足量，结果也产生了喷泉．水槽中后加入的物质可以是AC．
A．浓硫酸           B．食盐            C．生石灰             D．蔗糖
（2）城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述图2（从“图1”或“图2”中选择）装置的原理相似．
（Ⅱ）该小组中某同学设计了图4所示的实验装置（夹持及尾气处理装置未画出），探究氨气的还原性：
（1）该装置在设计上有一定缺陷，为保证实验结果的准确性，对该装置的改进措施是在装置A与B之间增加装有碱石灰的干燥管；C装置之后增加尾气吸收装置．
（2）利用改进后的装置进行实验，观察到CuO变为红色物质，无水CuSO₄变蓝色，同时生成一种无污染的气体．写出氨气与CuO反应的化学方程式3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu++3H₂O+N₂．

Answer 1

分析 （Ⅰ）（1）实验室用氯化铵和消石灰反应制备氨气；
（2）氨气极易溶于水，且密度比空气小，所以用向下排空气法；
（1）①依据加入的物质能导致锥形瓶中气压变大的原理才能产生喷泉，结合物质的性质分析解答；
②锥形瓶内装有酒精，易挥发，要形成喷泉，应使锥形瓶内压强增大，所加物质应放出大量的热，以此解答；
（2）依据加入的物质能导致锥形瓶中气压变大的原理才能产生喷泉的知识分析解答；
（Ⅱ）（1）氯化铵和消石灰反应生成氨气和水，氨气和CuO反应前应先干燥，氨气污染空气，C装置后需要连接尾气吸收装置，
（2）由题意可知生成物为铜、氮气和水，以此书写化学方程式；

解答 解：（Ⅰ）（1）实验室用氯化铵和消石灰反应制备氨气，反应的化学方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）氨气极易溶于水，且密度比空气小，所以用向下排空气法，故答案为：向下排空气法；
（3）①A、Cu与稀盐酸不反应，所以不能导致锥形瓶中的气压变大，故A错误；
B、NaHCO₃与NaOH溶液能反应，但没有气体生成，不能导致锥形瓶中的气压变大，故B错误；
C、MnO₂与稀盐酸不反应，不能导致锥形瓶中的气压变大，故C错误；
D、Na₂CO₃与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，能导致锥形瓶中的气压变大，所以能形成喷泉，故D正确；
故选D；
②浓硫酸遇水被稀释，生石灰和水反应，都释放出大量的热，使锥形瓶中的乙醇挥发，压强增大，形成喷泉，而其它物质都不能达到溶于水而放出大量的热的目的，故选AC；
（2）城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理都是通过增加容器中的压强完成的，所以与图2原理相似；
故答案为：图2；
（Ⅱ）（1）氯化铵和消石灰反应生成氨气和水，氨气和CuO反应前应先干燥，氨气污染空气，C装置后需要连接尾气吸收装置，
故答案为：在装置A与B之间增加装有碱石灰的干燥管；C装置之后增加尾气吸收装置；
（2）根据氨气和氧化铜反应的现象：CuO变为红色物质，无水CuSO₄变蓝色，同时生成一种无污染的气体，说明生成铜、氮气和水，反应的化学方程式为3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu++3H₂O+N₂，故答案为：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu++3H₂O+N₂．

点评 本题题考查了喷泉实验原理，题目难度不大，知道浓硫酸和生石灰与水作用的热效应，为了用纯净、干燥的氨气还原氧化铜，并通过测定生成水的质量来测铜的相对原子质量，要注意先除去氨气中的杂质，即除去水．